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ELEKTROCHEMISCHE RÜCKGEWINNUNG KRITISCHER ROHSTOFFE AUS ABWÄSSERN | Die effiziente Rückgewinnung von kritischen Rohstoffen aus Batterien und Produktionsabfällen ist eine große Herausforderung der modernen Batterieindustrie. Im MeGaBat-Projekt entwickeln wir eine nachhaltige, kostengünstige und emissionsarme Technologie zur elektrochemischen Rückgewinnung von Lithium, Kobalt und anderen kritischen Rohstoffen aus wässrigen Quellen (Abwässern) bis zu Produktionsausschüssen. Unser Ziel: Die Etablierung eines flexiblen, skalierbaren Prozesses, der die Kreislaufwirtschaft der Batterieindustrie vorantreibt und dabei neue Konzepte zur Weiterentwicklung des Urban Mining beiträgt.

SICHERE UND LEISTUNGSSTARKE FESTKÖRPERBATTERIEN AUF BASIS VON POLYMEREN UND SULFIDEN FÜR ELEKTROAUTOS, FLUGTAXIS, MOBILE ROBOTER UND CO. | Festkörperbatterien sind ein wichtiger Baustein für die Elektrifizierung der Mobilität: Sie sind sicherer und ermöglichen mehr Reichweite und kürzere Ladezeiten als herkömmliche Li-Ion-Akkus. Neue Zellkonzepte ermöglichen sogar noch höhere Energiedichten. Das Fraunhofer IFAM erforscht polymer- und sulfidbasierte Festkörperbatterien für unterschiedliche Anwendungsbereiche der Elektromobilität. Die Entwicklungsarbeit orientiert sich an der industriellen Batterieherstellung und reicht von neuen Materialien für Festelektrolyte über Batteriekomponenten (Elektroden und Separatoren) bis hin zu Fertigungsprozessschritten und Assemblierung von Zellen.

ENTWICKLUNG VON NATRIUM-IONEN-BATTERIEN MITTELS ADDITIVE MANUFACTURING | Im Verbundprojekt »3DPrintBatt« hat sich das Fraunhofer IFAM gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung zum Ziel gesetzt, den 3D-Druck von Natrium-Ionen-Batterien für die Elektromobilität und weitere Anwendungen in die Pilotfertigung zu überführen. Im Projekt verbinden wir dabei Batterie-Expertise mit fundiertem Know-how in der Additiven Fertigung.

NACHHALTIGE UND EFFIZIENTE ROTORBLATTFERTIGUNG MIT EMISSIONSREDUZIERTEN PROZESSEN ZUR AUSBILDUNG DER OBERFLÄCHEN | Die Fertigung der Faserverbundkunststoff-(FVK-)Großstrukturen von Rotorblättern für Windenergieanlagen ist ein komplexer Prozess. Bislang werden dabei Trennmittel eingesetzt, die nicht nur arbeitsintensive Nacharbeiten erfordern, sondern auch gesundheits- und umweltkritische Auswirkungen haben. Rückstände dieser Trennmittel auf den Oberflächen verhindern die direkte Lackierbarkeit der Bauteile, weshalb ein aufwendiger Schleifprozess notwendig ist. Dabei entstehen erhebliche Mengen kritischer Schleifstäube. Zudem ist die Zugänglichkeit bei den Dimensionen moderner Rotorblätter – onshore wie offshore – eingeschränkt. Das Fraunhofer IFAM hat eine alternative Lösung entwickelt: Eine übertragfreie Trennfolie, die ohne trennaktive Substanzen auskommt und so saubere, direkt lackierfähige Oberflächen ermöglicht. Darauf baut das Forschungsprojekt NEOFOIL auf.

Das Fraunhofer IFAM hat im Rahmen mit der Zusammenarbeit mit der japanischen Firma Asahi Kasei optische Komponenten getestet. Die japanische Firma Asahi Kasei ist Hersteller der eigens entwickelten Polarisationsfolie WGFTM, die starken mechanischen und thermischen Beanspruchungen standhält. Darüber hinaus besitzt diese Folie gute und gleichmäßige Transmissions- und Reflektionseigenschaften über den gesamten sichtbaren und infraroten Spektralbereich. In der neuesten Weiterentwicklung wurde diese Folie in fertigen optischen Komponenten, wie Kamerafilter und polarisierenden Strahlteilern verbaut und am Fraunhofer IFAM getestet.

Mit dem Projekt UAS-L-USSP HB wird in Bremen ein prototypisches System für einen zukünftigen U-Space Service Provider (USSP) aufgebaut. Als zentrale Instanz ermöglicht der USSP die sichere und effiziente Integration unbemannter Luftfahrzeuge (UAS) in den bestehenden Luftverkehr gemäß den EU-Verordnungen 2019/945, 2019/947 und 2021/664. Ziel des Projekts ist die Vorbereitung der Zertifizierungsreife der UAS-Leitstelle Bremen.

DIFFUSION UND VERSPRÖDUNG BEI SPEICHERUNG UND TRANSPORT VON WASSERSTOFF ENTGEGENTRETEN | Für eine erfolgreiche Energiewende wird grüner Wasserstoff eine entscheidende Rolle spielen. Die Entwicklung neuer Wasserstofftechnologien fordert Techniken und Verfahren, die eine sichere Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Verwendung von Wasserstoff ermöglichen. Zentrale materialwissenschaftliche Herausforderungen sind die Diffusion von Wasserstoff und die damit einhergehende Versprödung von eingesetztem Material. Die Abteilung »Plasmatechnik und Oberflächen« am Fraunhofer IFAM erforscht, wie Oberflächen durch eine Behandlung mit Plasmen oder Lasern hiervor geschützt werden können.

Die Luftfahrtbranche ist im Wandel: Innovationszyklen werden kürzer, Anforderungen in Produktion und Fertigung hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Emissionen und Umweltverträglichkeit steigen. Um diese Herausforderungen zu meistern, sollen die Flugzeugteile der Zukunft kostengünstiger, flexibler und ökologischer sein. Das Fraunhofer IFAM unterstützt im Projekt »MORPHO« die Transformation der Branche. Das Ziel: Eine leise, effiziente, nachhaltige und gleichzeitig wirtschaftliche Luftfahrt von Morgen. Am Beispiel eines Flugzeug-Turbinenblatts konnten unsere Wissenschaftler*innen das Potenzial von Sensoren verdeutlichen, die darin integriert werden.

ENERGIEWIRTSCHAFTLICHE RAHMENBEDINGUNGEN: DIE RICHTIGEN ANREIZE ZUR ERREICHUNG DER KLIMANEUTRALITÄT | Deutschland hat sich zum Ziel gesetzt, spätestens 2045 klimaneutral zu sein. Um dies erreichen zu können, sind massive gemeinsame Anstrengungen über alle Wirtschaftsbereiche und Gesellschaftsschichten hinweg notwendig. Von zentraler Bedeutung für das Gelingen der Energiewende ist hierbei, das technisch Machbare ökonomisch effizient umzusetzen. Ineffizient hohe Kosten und Verteilungseffekte gefährden die Akzeptanz der Energiewende in der breiten Bevölkerung. Der regulatorische Rahmen hat dabei eine wichtige Lenkungsfunktion und muss die richtigen Regeln vorgeben, um Planungssicherheit zu schaffen und Fehlinvestitionen und Verzögerungen bei der Umsetzung der Energiewende zu vermeiden.

PROJEKT »PoroMIM«: EINFLUSS DER POROSITÄT AUF DIE SCHWINGFESTIGKEIT VON MIM-SINTERTEILEN | Der Metallpulverspritzguss (Metal Injection Moulding, MIM) ist ein etabliertes Verfahren zur Herstellung komplexer metallischer Bauteile in hohen Stückzahlen. Trotz hoher Präzision weisen die Bauteile jedoch aufgrund des Prozesses immer eine gewisse Restporosität auf, was die Auslegung und den Festigkeitsnachweis erschwert. Im Forschungsprojekt »PoroMIM« untersucht das Fraunhofer IFAM gemeinsam mit dem Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau der RWTH Aachen (IWM) den Zusammenhang zwischen Porosität und Schwingfestigkeit von MIM-Sinterteilen. Das Projekt hat zum Ziel, eine umfassende Wissensgrundlage aufzubauen, die den Zusammenhang zwischen Restporosität und mechanischen Eigenschaften beleuchtet, um MIM-Bauteile effizienter auszulegen und die Wirtschaftlichkeit zu steigern.